## 배경 유전자 교정 기술이 비약적으로 발전하고 있다. 특히 3세대 크리스퍼 유전자 가위에서 진화한 프라임 편집(Prime Editing, PE) 기술은 DNA 이중가닥을 완전히 자르지 않고도 원하는 염기를 치환하거나 삽입, 결실할 수 있는 차세대 도구로 각광받는 추세다. 역전사효소(Reverse Transcriptase, RT)가 융합된 CRISPR 모듈을 사용하는 프라임 편집은 표적 염기 서열을 정밀하게 교정하는 작업에 최적화됐다. 여기서 더 나아가, 상보적인 두 개의 역전사 템플릿을 동시에 제공해 대규모 유전자 삽입이나 결실을 유도하는 이중 프라임 편집(Twin Prime Editing, twin-PE) 기술이 새롭게 부상하는 중이다. 그러나 기존 이중 프라임 편집 시스템은 유효한 편집 효율이 낮다는 약점이 존재했다. 의도하지 않은 삽입·결실 변이(indel)가 유발되거나 편집 결과를 사전에 예측하기 어렵다는 기술적 한계도 걸림돌이었다. 치료제 개발이나 대규모 게놈 엔지니어링에 실질적으로 적용하기에는 효율과 정밀도 모두 보완이 시급한 실정이다. ## 핵심 발견 한국생명공학연구원(Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, KRIBB) 연구진은 이러한 한계를 극복하고자 SpCas9(H840A)-RT 기반의 기존 프라임 에디터 구성 요소를 새롭게 설계했다. 우선 RNA의 안정성을 높이는 데 핵심 역할을 하는 La 단백질의 RNA 결합 도메인(La domain)을 프라임 에디터에 융합한 'La-twin-PE' 시스템을 고안하기에 이른다. 아울러 이중 프라임 편집 가이드 RNA(Prime Editing Guide RNA, pegRNA) 구조를 정교하게 다듬어 표적 위치의 접근성을 높였다. 이렇게 설계된 La-twin-PE는 인간 유래 세포주의 다양한 유전자 자리에서 기존 기술보다 1.75 ± 0.21배 높은 편집 효율을 기록했다. 주목할 사실은 표적 이외의 염기 서열이 손상되거나 비특이적 변이가 발생하는 등의 부정확한 편집이 늘어나지 않았다는 점이다. 신형 유전자 가위의 실무 능력을 평가하기 위한 대형 유전자 삽입 실험도 성공적으로 수행됐다. 연구진은 약 2.8킬로베이스(kb) 크기의 녹색형광단백질(Green Fluorescent Protein, GFP) 유전자를 표적 게놈 위치에 정확하게 삽입(knock-in)하는 성과를 거두었다. 나아가 이 기술을 대표적인 퇴행성 뇌 질환인 소뇌위축증 3형(Spinocerebellar Ataxia type 3, SCA3) 치료에 적용한다. SCA3 환자는 ATXN3 유전자 내부의 CAG 염기 서열이 비정상적으로 길게 반복되면서 독성 다중 글루타민(polyQ) 단백질이 축적되는 문제를 겪는다. La-twin-PE는 환자 유래 세포에서 이 비정상적인 polyQ 반복 서열을 말끔히 잘라내는 결과를 보였다. ## 의미와 전망 이번 연구는 프라임 편집의 범용성을 넓혔다는 평가를 받는다. 기존 유전자 가위가 단일 염기 수준의 교정에 집중했다면, La-twin-PE는 수 킬로베이스에 달하는 유전자를 직접 표적 위치에 주입하거나 병인 유전자를 잘라내는 식의 넓은 선택지를 제공하게 됐다. 학계에서는 특히 La 도메인을 융합해 pegRNA의 세포 내 반감기를 늘리고 복합체 형성을 안정화한 분자 설계 방식에 주목하는 모양새다. 향후 다른 형태의 크리스퍼 변형 유전자 가위를 개발할 때도 유용한 뼈대가 될 전망이다. 다만 임상 단계로 진입하기 전 해결해야 할 과제도 있다. 수 kb 크기의 거대한 유전자를 삽입하는 효율은 여전히 실질적인 치료 수준에 도달하지 못해, 생체 내 전달을 위한 벡터 시스템의 최적화가 요구된다. 게다가 표적 유전자 자리에 따라 편집 효율의 편차가 발생하는 현상 역시 원인을 찾아내야 한다. 생체 내 표적 이탈 효과(off-target effect)에 따른 장기 안전성을 검증하는 후속 연구가 뒤따라야 진정한 치료제로 거듭날 수 있을 것이다.